'인공 주최자 세포' 개발…실제 같은 신장 오가노이드 만든다

미국 연구진이 '인공 주최자 세포(synthetic organizer cells)'를 이용해 실제 신장과 유사한 구조와 재현성을 갖춘 오가노이드를 만드는 데 성공했다.

3일(현지시간) 서던캘리포니아대학교(USC) 연구진은 국제학술지 '사이언스(Science)'에 줄기세포 유래 신장 오가노이드의 정확성과 재현성을 높이는 새로운 연구 결과를 발표했다.

연구진은 특정 'Wnt 단백질'을 원하는 위치에서 제어된 양만큼 방출하는 인공 주최자 세포를 공학적으로 설계했다. 기존 오가노이드 배양법이 전체 구조물을 신호 분자에 담그는 방식이었다면, 이번 연구는 신호 발생 위치를 국소적으로 제어해 실제 신장 발달 환경을 더욱 정밀하게 모방했다.

그 결과, 인공 주최자 세포가 방출하는 국소적인 Wnt 신호는 두 가지 핵심적인 역할을 수행하는 것으로 나타났다. 세포의 정체성을 변화시켜 신장의 소변 배출 시스템과 연결되도록 유도했을 뿐만 아니라, 신장의 필터 단위인 네프론이 신호가 나오는 쪽으로 길게 자라도록 물리적으로 유인했다.

닐스 린드스트룀 USC 조교수는 "하나의 국소 신호가 세포의 종류를 바꾸고 동시에 물리적으로 구조물을 끌어당기는 이중 효과를 보였다"며 "이는 전체를 화학 물질에 담그는 방식에서는 볼 수 없는 현상"이라고 설명했다.

또한 연구팀은 이번 연구를 통해 기존에 알려지지 않았던 새로운 신장 발달 축을 발견했다. 소변을 운반하며 Wnt 신호를 방출하는 집합관을 기준으로 네프론의 구조와 방향이 결정된다는 사실을 규명한 것이다. 기존 오가노이드는 집합관이 없어 이러한 축이 형성되지 않았다.

공동 교신저자인 레오나르도 모르수트 USC 부교수는 "인공 주최자 세포는 스스로 무언가를 만들진 않지만, 줄기세포를 정렬하고 방향을 제시하는 강력한 장을 형성한다"며 "장기 구축을 위한 마법 같은 기술을 제어할 가능성을 열었다"고 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구 성과는 질병 연구 및 신약 개발을 위한 더욱 정교한 전임상 모델을 제공하고, 나아가 이식용 신장 조직을 생성하는 재생의료 분야에도 기여할 것으로 기대된다.